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二冲程制动性能与整车制动特性模拟研究
| 论文题名： | 二冲程制动性能与整车制动特性模拟研究 |
| 关键词： | 重型载货汽车;天然气发动机;二冲程制动;制动性能 |
| 摘要： | 主制动器长时间、频繁工作易出现“热衰退”现象，是中国重型车辆事故发生的主要原因之一。随着节能减排要求不断提升，采用天然气发动机的重型载货汽车不断增加。这类低压缩比发动机的制动功率较低，亟需对发动机的制动性能进行定量评估并探索提升低压缩比发动机制动性能的方法。此外，还需研究长下坡重型载货汽车整车制动特性，为后续整车制动控制策略研究提供理论指导。 本文基于GT-power搭建了潍柴WP12六缸涡轮增压发动机的一维工作过程模型，进行了制动类型、压缩比、海拔高度、环境温度、燃烧室壁温等因素对二冲程制动的制动性能影响研究。搭建了恒速下坡整车的受力模型，基于发动机制动性能数据，进行了车辆质量、停缸数等因素对整车制动安全性的评估。得到以下结论： （1）发动机压缩比的降低，海拔高度、环境温度的升高均会降低制动性能，而燃烧室壁温升高对提升制动功率有利；提高压缩比和采用二冲程制动是解决低压缩比发动机制动功率不足，尤其是高海拔下的进一步大幅降低的有效措施。 （2）无论发动机压缩比和使用环境如何，二冲程制动均能大幅度提高制动性能，并且其可运行转速范围不受涡轮增压器危险区的限制。对于低压缩比（11.6）发动机，较四冲程减压制动而言，二冲程制动功率提升69.6~80.5%，最大缸压始终远低于6.0MPa。 （3）对低压缩比发动机的制动性能进行定量评估并探索提升制动性能的方法，结果表明：对于更大余隙容积的低压缩比发动机，适当增加压缩释放排气门最大升程（CompressionReleaseMaximumLift，RML）并相应地优化其他气门运行参数，可以大幅度提高制动功率；与采用四冲程减压制动且RML为1.5mm的高压缩比（17）发动机相比，采用二冲程制动低压缩比（11.6）发动机，RML取2.5mm，对应的制动功率提高约50-60%，最大缸压降低约20-25%。 （4）基于恒速下坡整车的受力模型，通过推导与计算，对上述因素对整车层面的制动特性研究分析后发现：车辆质量的增加会极大地提高整车制动的风险性，海拔高度、环境温度等因素实际上对整车制动性能影响不大，尤其是车辆载重量较大的情况下；发动机低压缩比对整车制动安全性有明显损害；二冲程制动模式的车辆制动安全性远优于四冲程减压制动模式，且能提高车辆运输能力；低压缩比发动机制动性能改进措施对整车制动性能有明显改善，证明了措施的有效性；采用发动机制动分级制动可以扩展车辆安全制动行驶的工况范围，以满足不同的制动能力需求。 |
| 作者： | 刘历海 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 崔靖晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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